R IB LOC
®
NICOLL Perú S.A. Oficinas : Av. Huancavelica 2874 El Tambo - Huancayo Telefax.: 064-251155 Mail:
Ing. Wilmer E. Saturno Ponce
[email protected]
Diseño Hidráulico ANALISIS DE FLUJO EN TUBERIAS Hecho por: Ing. Olman Monge
Proyecto: Ubicación:
Conducción Central Hidroeléctrica Bundibuyo Pataz - La Libertad
Documento preparado por: Ing. Olman Monge
Características del Proyecto Caudal de diseño : Gradiente Actual:
2.300
m3/s
Longitud :
0.0025
m/m
e (est.) :
Material :
PVC Perfilado RIB LOC
Tipo de Flujo :
Gravedad a cielo abierto
Coef. Rugosidad n Manning (est) :
Tirante en % 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 93.8 95 100
Area A (m2) 0.0211 0.0589 0.1064 0.1610 0.2211 0.2854 0.3528 0.4225 0.4936 0.5655 0.6374 0.7085 0.7782 0.8456 0.9099 0.9699 1.0246 1.0721 1.1019 1.1098 1.1310
Resultados al 75 % del diámetro : 350.00 m 0.00006 m
Velocidad del flujo
Diámetro requerido al 75% : 1197.91 mm. Diámetro Rib Loc : 1200 mm.
0.010
47.92 pulg.
Velocidad de Flujo
R.H. (m) 0.0391 0.0762 0.1115 0.1447 0.1760 0.2051 0.2322 0.2571 0.2797 0.3000 0.3179 0.3332 0.3458 0.3555 0.3620 0.3650 0.3639 0.3576 0.3480 0.3437 0.3000
V (m/s) 0.576 0.899 1.158 1.378 1.570 1.739 1.889 2.021 2.138 2.241 2.329 2.403 2.463 2.509 2.540 2.554 2.549 2.519 2.474 2.454 2.241
Tipo de régimen
1200
mm.
3
m /s m/seg
SUBCRITICO
0.905 Kg/m2 0.900 m
Fuerza tráctiva Altura de tirante
48.00 pulg.
CARACTERISTICAS DEL FLUJO PARA DIFERENTES Caudal Perím etro Espejo Alpha Número Mojado de Agua Q P T a de (m 3/s) (m) (m) Froude 0.012 0.5412 0.5231 51.7 0.9141 0.053 0.7722 0.7200 73.7 1.0037 0.123 0.9545 0.8570 91.1 1.0493 0.222 1.1128 0.9600 106.3 1.0744 0.347 1.2566 1.0392 120.0 1.0867 0.496 1.3911 1.0998 132.8 1.0901 0.666 1.5193 1.1447 145.1 1.0863 0.854 1.6433 1.1758 156.9 1.0767 1.056 1.7648 1.1940 168.5 1.0619 1.267 1.8850 1.2000 180.0 1.0421 1.484 2.0052 1.1940 191.5 1.0177 1.703 2.1266 1.1758 203.1 0.9883 1.917 2.2506 1.1447 214.9 0.9538 2.122 2.3788 1.0998 227.2 0.9136 2.311 2.5133 1.0392 240.0 0.8666 2.477 2.6572 0.9600 253.7 0.8112 2.611 2.8154 0.8570 268.9 0.7442 2.701 2.9977 0.7200 286.3 0.6591 2.726 3.1660 0.5788 302.3 0.5725 2.723 3.2287 0.5231 308.3 0.5378 2.534 3.7699 0.0000 360.0 0.0000
Radio Hidráulico
2.311 2.540
Caudal en la tubería
ALTURAS DE TIRANTE (en %) Tipo Número Fuerza Tractiva
de de Régimen Reynolds SUBCRITICO 701975 SUPERCRITICO 1096187 SUPERCRITICO 1412161 SUPERCRITICO 1680691 SUPERCRITICO 1914626 SUPERCRITICO 2120839 SUPERCRITICO 2303484 SUPERCRITICO 2465238 SUPERCRITICO 2607879 SUPERCRITICO 2732564 SUPERCRITICO 2839990 SUBCRITICO 2930462 SUBCRITICO 3003911 SUBCRITICO 3059855 SUBCRITICO 3097287 SUBCRITICO 3114417 SUBCRITICO 3108092 SUBCRITICO 3072252 SUBCRITICO 3017018 SUBCRITICO 2992111 SUBCRITICO 2732564
F.T. (kg/m2) 0.098 0.191 0.279 0.362 0.440 0.513 0.580 0.643 0.699 0.750 0.795 0.833 0.864 0.889 0.905 0.913 0.910 0.894 0.870 0.859 0.750
Altura Tirante y (m) 0.060 0.120 0.180 0.240 0.300 0.360 0.420 0.480 0.540 0.600 0.660 0.720 0.780 0.840 0.900 0.960 1.020 1.080 1.126 1.140 1.200
Fuerza Tractiva mínima
(kg/m2) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
Fuerza Total kN 0.01 0.05 0.14 0.31 0.55 0.86 1.26 1.73 2.26 2.84 3.46 4.09 4.72 5.32 5.87 6.33 6.66 6.80 6.74 6.68 5.68
Gráfico Caudal v.s Calado Caudal en función del Calado 3.00
Caudal (m3 /s)
2.50
2.00
1.50
n = 0.010 1.00
0.50
0.00 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Calado (%)
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Gráfico Velocidad v.s Calado Variación de Velocidad con el Calado
3.00
Velocidad (m/s)
2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Calado (%)
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0.00 0
5
10
15 20
25
30
35
40
45
50 55
60
65
70
75
80 85
90
95 100
Gráfico Fuerza Tractiva v.s Calado Fuerza Tractiva Desarrollada en función del Calado 1.00
F. Tractiva ( kg/m2 )
0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20
mínimo recomendado
0.10 0.00 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Calado (%)
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Diseño Estructural Tuberías Flexibles de PVC
Descripción de Tuberías Tubería Flexible
Tubería Rígida
Las propiedades del suelo interactuante con la tubería influye en el comportamiento del tubo.
· Puede deformarse considerablemente sin sufrir daños estructurales y seguir manteniendo su característica hidráulica.
· La tubería rígida no se puede deformar físicamente sin sufrir agrietamientos en su pared, ante las cargas aplicadas sobre ella.
· Un sistema flexible al someterse a cargas, sufre una deformación que genera empujes laterales de reacción del suelo, que ayudan a contrarrestar esas cargas.
· En un sistema rígido, la totalidad de las cargas actuantes es resistida por el tubo y deriva toda la resistencia a su fortaleza misma.
· La deformación del relleno aumenta los esfuerzos de corte o fricción entre este y la pared de la zanja, disminuyendo en cierta forma la carga sobre el tubo.
De igual manera, la forma de la cama de apoyo influye en la concentración de presiones sobre el tubo.
· El suelo de los costados tiende a consolidarse como producto de la carga proveniente del relleno, dejando sólo al tubo mismo resistir dicha carga.
Anchos de Zanja Diámetro (mm) 200 a 800 850 a 1000 1050 a 1500
Mínimo *
Máximo **
D + 40 D + 60 D + 80
2D
* Según el tipo de suelo alrededor y el régimen de cargas, se pueden emplear valores inferiores. ** En condiciones sumamente adversas, suelos de mala calidad. Anchos mayores no brindan beneficios.
Análisis de Cargas Dinámicas y Estáticas
Cargas actuantes Transporta piedra y arena
Nivel freático sobre la corona del tubo
Material de relleno
Bulbo de presiones por tráfico vehicular
Material natural ó pared de zanja E3 Zona alrededor del tubo E2 Cama de apoyo
1. La Deflexión: - Cargas actuantes.
- A Corto Plazo
5%
- A Largo Plazo
7.5%
- Rigidez del suelo.
- Rigidez del tubo.
2. Pandeo o Abollamiento: - Presión debida al terreno. - Presión debida al agua externa. - Presión simultanea de ambas.
F.S. 2.5
3. Rotura o falla de pared: - max comp = 325 Kg/cm2. - Verificar que compresión en el tubo debido a cargas actuantes no supere al max .
F.S. 2.0
4. Flotabilidad: - En tubos cuyas juntas son herméticas, la presión hidrostática se distribuye uniformemente alrededor del tubo y el suelo una vez saturado reduce su peso volumétrico por lo que sería necesario una cobertura mínima*.
F.S. 2.5 * Un valor recomendable es 0.75Di
Relleno Mínimo de Enterrado Cuando no hay carga vehicular el relleno mínimo es de 0.30m. Los rellenos que se indican en el gráfico consideran una s/c de 15.0 tn x eje de vehiculo El material de relleno alrededor del tubo tiene un modulo de reacción E2 = 100 kg/cm2
Relleno Máximo de Enterrado Se considera que el peso volumétrico del material de relleno encima de la corona del tubo es de 1900 kg/m3. Así mismo el ángulo de fricción interna del material de relleno alrededor del tubo es de 32O.
